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1、光电检测技术贾丹平（办公地点：信息楼536）,SHENYANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY,2,前 言,一、光电检测技术在工业生产领域中的应用在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位.,3,前 言,二、光电检测技术在日常生活中的应用,数码相机、数码摄像机：自动对焦-红外测距传感器自动感应灯：亮度检测-光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测-热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测-光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取-面阵CCD,扫描仪：文档扫描-线阵CCD红外传输数据：红外检测-光敏二极管、光敏三极管,医疗卫生：,数字体温计：接触式-热敏电阻，非接触式-红外传感器,
2、4,前 言,三、光电检测技术在军事上的应用,夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标,美军研制的未来单兵作战武器,5,前 言,喂钞台,显示面板,功能键,预置健,接钞轮,接钞台,接钞台传感器,新版键,喂钞台传感器,币长调节轮,四、光电检测技术应用实例简介,6,前 言,1.接钞台传感器2.接钞导板3.记数穿透传感器4.接钞轮5.喂钞轮6.捻钞轮7.压钞轮8.喂钞台板9.喂钞台调节螺杆,7,前 言,主要工作模块激光检测激光光源的应用红外穿透检测红外信号的检测 荧光反应的检测荧光信号的检测纸宽的检测红外发光二极管及接收二极管的应用 喂钞台、接钞台传感器红外对管的应用,用一定波长
3、的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于仿制困难，故用于辨伪很准确。,红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高，因而对红外信号的吸收能力较强来辨别钞票的真假。人民币的纸质特征与假钞的纸质特征有一定的差异，用红外信号对钞票进行穿透检测时，它们对红外信号的吸收能力将会不同，利用这一原理，可以实现辨伪。,荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检测。人民币采用专用纸张制造（含85以上的优质棉花），假钞通常采用经漂白处理后的普通纸进行制造，经漂白处理后的纸张在紫外线（波长为365nm的蓝光
4、）的照射下会出现荧光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为420460nm的蓝光），人民币则没有荧光反应。所以，用紫外光源对运动钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞票的荧光反映，可判别钞票真假。,主要是用于根据钞票经过此红外发光及接收二极管所用的时间及电机的转速来间接的计算出钞票的宽度，并对机器的运行状态进行判断，比如有无卡纸等；同时也能根据钞票的宽度判断出其面值。,在点钞机的喂钞台和取钞台部分分别有一个作为有无钞票的发射接收红外对管，用来检测是否有钞票放入或取出。,8,前 言,学习本课程的目的,1,了解光电检测系统的基本组成，光电检测技术的特点和发展趋势。,9,课程简介及要求,本课为考查课，共40
5、学时（其中讲授34学时，实验6学时）本课的主要内容：光电技术中涉及的光学基本定律和一些常用物理量及其单位检测系统中常用光源的工作原理和性能特征光电器件的原理、特点，通过学习会正确选用光电器件常用光电检测电路，根据光电器件的特点选择和设计光电检测电路典型的光电检测系统,10,课程简介及要求,教材：光电检测技术第2版，曾光宇等编，清华大学出版社参考资料：郭培源等，光电检测技术与应用，北航出版社.安毓英等，光学传感与测量，电子工业出版社.浦昭邦等，光电测试技术，机械工业出版社.范志刚等，光电测试技术第2版，电子工业出版社.孙圣和等，光纤测量与传感技术，哈尔滨工业大学出版社.安毓英等，光电子技术，电子
6、工业出版社.,11,课程简介及要求,考试成绩：分为优、良、中、及格和不及格.考核方式：平时出勤率：20分，缺席一次扣2分.事假病假每次扣一分.作业完成情况：15分.实验完成情况：15分.结课开卷考试：50分.,12,第一章 绪论,本章重点：光电检测方法,主要内容：,13,第一章 绪论 1.1 信息技术与光电检测技术,1.1 信息技术与光电检测技术,三大要素,14,第一章 绪论 1.1 信息技术与光电检测技术,光电检测技术：是光电信息技术的主要技术之一，利用光电传感器实现各类检测，被测量 光通量 电量，并综合运用信息传递技术和信息处理技术，完成对各种物理量进行在线和自动检测。,15,第一章 绪论
7、 1.2 光电检测系统的组成和特点,1.2 光电检测系统的组成和特点一、光电检测系统的组成,电子检测系统,16,想想和电子检测系统的差别在哪？,第一章 绪论 1.2 光电检测系统的组成和特点,激光外径扫描仪原理图,17,获得测量所需要的光载波（如激光、平行光）,光信号转换为电信号，用各种光电器件来完成。,第一章 绪论 1.2 光电检测系统的组成和特点,光学变换,电路处理,被测量转换为光参量（振幅、频率、相位、传播方向等变化）通过各种光学元件和光学系统实现,光电检测系统框图,18,第一章 绪论 1.2 光电检测系统的组成和特点,二、光电检测系统的特点 结合了光学测量和电子测量的优点：高精度：从地
8、球到月球激光测距的精度达到1米。高速度：以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的。远距离、大量程：遥控、遥测和遥感，如武器制导、光电跟踪、电视遥测等。非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长，工作可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。数字化和智能化：很强的信息处理、运算和控制能力，可以将复杂信息并行处理，用光电方法还便于信息的控制和存储，易于与计算机连接，易于实现智能化。,19,第一章 绪论 1.3 光电检测方法及应用发展趋势,1.3 光电检测方法及应用发展趋势一、光电检测方法1、根据光源、光学系统和光电转换器件放置的位置不
9、同，可以分为三种：,直射型：反射型：辐射型：,光电转换器对这光源放置，并使他们的光轴重合，即对于光源为发射光通量最大方向，对于光电转换器件为灵敏度最高方向。例传送带上对物体计数测量。,分为单向反射和漫反射，光电接收器接收被测物体的单向反射光或者慢反射光。,被测物体本身就是一个辐射源，光电接收器通过接收被测物的辐射光能量实现测量。,20,第一章 绪论 1.3 光电检测方法及应用发展趋势,2、根据检测原理可分为直接作用法、差动测量法、补偿测量法和脉冲测量法：,直接作用法：受被测物理量控制的光通量，经光电接收器转换成电量后由检测机构可直接得到所求被测物理量。此法简单，但精度差。尤其容易受光源波动、电
10、源波动等影响较大，适合测量精度要求不高的场合。,差动测量法：利用被测量与某一标准量相比较，所得差或者数值比可反映被测量的大小。,21,第一章 绪论 1.3 光电检测方法及应用发展趋势,双光路差动测量法测量物体长度,补偿测量法：用光或电的方法补偿由被测量变化引起的光通量变化，补偿器的可动元件连接读数装置指示出补偿量值，补偿值大小反映被测量变化的大小。,22,第一章 绪论 1.3 光电检测方法及应用发展趋势,脉冲测量法：将被测量的光通量转换成电脉冲，其参数（脉宽、相位、频率、脉冲数量等）反映被测量的大小。,1）脉宽方法测量长度,脉宽法测长度原理框图,23,第一章 绪论 1.3 光电检测方法及应用发
11、展趋势,2）频率法测速,频率法测速原理框图,你来分析,24,第一章 绪论 1.3 光电检测方法及应用发展趋势,二、光电检测技术的发展趋势,纳米、亚纳米高精度的光电测量新技术。小型、快速的微型光、机、电检测系统。非接触、快速在线测量。微空间三维测量技术和大空间三维测量技术。闭环控制的光电检测系统，实现光电测量与光电控制 一体化。向人们无法触及的领域发展。光电跟踪与光电扫描测量技术。,25,光电检测方法分类,光电转换器对这光源放置，并使他们的光轴重合，即对于光源为发射光通量最大方向，对于光电转换器件为灵敏度最高方向。例传送带上对物体计数测量。,光电接收器接收被测物体的单向反射光或者慢反射光。,被测物体本身就是一个辐射源，光电接收器通过接收被测物的辐射光能量实现测量,第一章 重点知识总结,26,光电检测方法分类,受被测物理量控制的光通量，经光电接收器转换成电量后由检测机构可直接得到所求被测物理量。,利用被测量与某一标准量相比较，所得差或者数值比可反映被测量的大小。,用光或电的方法补偿由被测量变化引起的光通量变化，补偿器的可动元件连接读数装置指示出补偿量值，补偿值大小反映被测量变化的大小。,将被测量的光通量转换成电脉冲，其参数（脉宽、相位、频率、脉冲数量等）反映被测量的大小。,第一章 重点知识总结,
